微點(diǎn)撥 ①合金是混合物,合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變,但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。②并非所有的金屬都能相互形成合金,若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一種金屬的沸點(diǎn),則二者不能形成合金。
2.常見金屬材料(1)分類。
(2)常見的合金材料。
③鋁合金:密度小,強(qiáng)度高,塑性好,易于加工,具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。
3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在。
(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)。金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即Mn++ne-==M(寫反應(yīng)通式,用M表示金屬)。
(3)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)。
微點(diǎn)撥 ①金屬冶煉與金屬活潑性的關(guān)系:
②冶煉Mg時(shí)電解熔融MgCl2而不電解熔融MgO,原因是MgO的熔點(diǎn)高,熔融時(shí)會耗費(fèi)更多能源,增加生產(chǎn)成本。③冶煉Al時(shí)只能電解熔融Al2O3而不能電解熔融AlCl3,原因是AlCl3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)不導(dǎo)電;加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。
Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)合金中至少含有兩種金屬元素,不含非金屬元素。(　　)(2)合金中各種元素的含量一定,所以合金是純凈物。(　　)(3)合金的硬度一般大于成分金屬,而熔點(diǎn)一般低于成分金屬。(　　)(4)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時(shí),陰極上依次析出Cu、Fe、Al。(　　)(5)可以用金屬鈉置換四氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦來制取單質(zhì)鈦。(　　)(6)人類歷史上使用鋁的時(shí)間比鐵晚,原因是鋁不如鐵活潑。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
2.冶煉金屬常用以下幾種方法:①熱分解法　②以活潑金屬Na、Mg等作為還原劑?、垡訡、CO或H2作為還原劑?、茈娊夥ā、堇娩X熱反應(yīng)原理還原下列金屬各采用哪種方法冶煉最佳(用上述方法的序號填空)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬　　　　　　　　。?(2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬　　　　　　　。?(3)Hg、Ag等不活潑金屬　　　　　　　　。?(4)V、Cr、Mn、W等高熔點(diǎn)金屬　　　　　　　　。?
考向1　合金的性質(zhì)及應(yīng)用【典例1】 (2020福建莆田第七中學(xué)期中)明末科學(xué)家宋應(yīng)星出版的《天工開物》中記載了有關(guān)“五金”的內(nèi)容:“……黃金美者,其值去黑鐵(生鐵)一萬六千倍,然使釜、鬵(xín,一種炊具)、斤(這里指菜刀、鐮刀、鋤頭等)、斧不呈效于日用之間……貿(mào)遷有無,……”下列解釋正確的是(　　)A.明代使用的釜、鬵一類的炊具都屬于青銅合金B(yǎng).添加了鉻、鎳的不銹鋼菜刀和農(nóng)具使用后即使不保養(yǎng),也不會生銹C.金屬的另一個(gè)用途就是鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段D.黑鐵在空氣中發(fā)生的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕
答案 C　解析 明代使用的釜、鬵都屬于鐵合金,故A錯(cuò)誤;不銹鋼制作就是在普通鋼中添加鉻、鎳等元素改變了鋼鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu),不銹鋼不容易生銹;家里用的農(nóng)具是鐵合金,如果沒及時(shí)洗干凈后晾干,鐵能與氧氣、水分同時(shí)接觸,容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹,故B錯(cuò)誤;金屬可以用來鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段,故C正確;生鐵的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕,故D錯(cuò)誤。
對點(diǎn)演練1(2020山西實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉。下列說法正確的是(　　)A.冶煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等,其中焦炭的作用是氧化劑B.濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中,銅元素都發(fā)生還原反應(yīng)C.工業(yè)上Mg由電解熔融的MgO制取,Na由電解熔融的NaCl制取D.越活潑的金屬越容易冶煉
答案 B　解析 煉鐵時(shí)要用到焦炭,它有兩個(gè)作用,一是生成還原劑CO,二是燃燒放熱、維持爐溫,則C元素化合價(jià)升高,失電子作還原劑,故A錯(cuò)誤;濕法煉銅與火法煉銅的反應(yīng)中,銅元素化合價(jià)均由+2價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低,Cu元素被還原,發(fā)生還原反應(yīng),故B正確;MgO的熔點(diǎn)高,電解MgO制取Mg消耗能源高,應(yīng)電解熔融的氯化鎂制取Mg,故C錯(cuò)誤;越活潑金屬對應(yīng)的陽離子越難得到電子被還原,難以冶煉,故D錯(cuò)誤。
考向2　金屬礦物的開發(fā)與利用【典例2】 (2020河北邢臺月考)古代煉丹的五金通常是指金、銀、銅、鐵、錫。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.用焦炭熱還原SnO2可得到SnB.用H2還原Fe2O3可得到FeC.Cu2S與過量O2共熱產(chǎn)物中只含CuD.Ag2O直接熱分解可得到Ag
答案 C　解析 根據(jù)金屬活潑性順序可知,可以用熱還原法冶煉Sn,因此可以用焦炭熱還原SnO2得到Sn,故A正確;根據(jù)金屬活潑性順序可知,也可以用熱還原法冶煉Fe,因此可以用H2還原Fe2O3得到Fe,故B正確;銅能夠與氧氣反應(yīng),Cu2S與過量O2共熱產(chǎn)物中含有CuO等,故C錯(cuò)誤;銀的活潑性較差,工業(yè)上將Ag2O直接加熱分解可得到Ag,故D正確。
特別提醒(1)電解法冶煉活潑金屬使用的是熔融的金屬鹽或金屬氧化物,而不是鹽溶液。(2)銅除了用熱還原法冶煉外,還可以用濕法煉銅或電解法進(jìn)行冶煉。
對點(diǎn)演練2(2020江蘇啟東中學(xué)月考)堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定條件下的轉(zhuǎn)化如下圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.a、b、c、d符合關(guān)系式:2a+3b=c+dB.X可能為NaOHC.Q可能為NH3D.工業(yè)上用CO還原Al2O3的方法制取金屬Al
知識梳理1.鋁的原子結(jié)構(gòu)和在自然界中的存在鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為　　　　　　　　。鋁位于元素周期表　　　　　　　　　　　,自然界中的鋁全部以　　　　態(tài)存在。?
2.鋁的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。鋁是　　　　色、具有金屬光澤的固體,硬度　　　,具有良好的　　　　　　、導(dǎo)熱性和延展性。?
寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:
①Al 形成致密的氧化膜, 　 　?②　　　　　　　　　　　?
④離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　?⑤?　 ?
4Al+3O2==2Al2O3
Al+3Cl2 2AlCl3　
2Al+6H+==2Al3++3H2↑
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
3.氧化鋁(1)物理性質(zhì):Al2O3是高熔點(diǎn)的氧化物,常作為　　　材料及冶煉　　　　　　的原料。?(2)化學(xué)性質(zhì)(用離子方程式表示):
Al2O3+6H+==2Al3++3H2O
4.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì):Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀沉淀,它能吸附水中的　　　　　　,常用于水的凈化,并能　　　　　色素。?(2)化學(xué)性質(zhì)。
②受熱分解:化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
2Al(OH)3 Al2O3+3H2O
(3)制備(用離子方程式表示)。
5.Al3+、Al(OH)3、Al 之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
寫出上述轉(zhuǎn)化的離子方程式:(1)①　 ;?②　 ;?③　 。?(2)　 。?(3)　 。?(4)　 。?(5)①　 ;?②　 。?(6)　 。?
Al3++3OH-==Al(OH)3↓
自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在是因?yàn)殇X不活潑。(　　)(2)冶煉鋁時(shí)常用焦炭作為還原劑。(　　)(3)氫氧化鋁可用于中和過多胃酸。(　　)(4)Al2O3的熔點(diǎn)高,可作為耐高溫材料,實(shí)驗(yàn)室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等。(　　)(5)常溫下不能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸,因它們都具有強(qiáng)氧化性。(　　)
(6)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽,與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√(8)×
2.(2020江西新余第四中學(xué)檢測)某化學(xué)興趣小組要在“校園科藝節(jié)活動”中使用氫氣球表演節(jié)目。經(jīng)過測量,每個(gè)氫氣球的體積約為1.12 L(已折成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。已知興趣小組采用Al和氫氧化鈉溶液反應(yīng)制取氫氣。(1)若實(shí)驗(yàn)需要1 L 2.5 ml·L-1的NaOH溶液,則要用托盤天平稱取NaOH固體　　　 g。配制溶液過程中所需儀器除托盤天平、鑰匙、燒杯、玻璃棒外,還需要　　　　　　、　　　　　　(填儀器名稱)。?
(2)該化學(xué)興趣小組為了營造氣氛,做了驚艷全場的鋁熱反應(yīng)(如下圖),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。興趣小組同學(xué)取反應(yīng)后的“鐵塊”溶于鹽酸,向其中滴加KSCN溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變紅色。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)若要除去上述所得“鐵塊”中含有的氧化鋁,可選擇　　　　　　　　(填試劑名稱),所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)100　1 000 mL容量瓶　膠頭滴管　　(2)8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe　固體中有沒反應(yīng)完的磁性氧化鐵或熔融的鐵被空氣中的氧氣氧化　(3)氫氧化鈉溶液　Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O
考向1　鋁的性質(zhì)【典例1】 (2020四川瀘州瀘縣第二中學(xué)月考)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃硝酸中組成原電池(圖1),測得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時(shí)間(t)的變化如圖2所示。反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.t1時(shí)刻前,Al片的電極反應(yīng)式為2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+B.t1時(shí),因Al在濃硝酸中鈍化,氧化膜阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng)C.t1之后,負(fù)極Cu失電子,電流方向發(fā)生改變D.燒杯中發(fā)生的離子反應(yīng)為2NO2+2OH-==2N +H2O
解析 t1時(shí)刻前,Al片為負(fù)極,Al發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+,故A正確;隨著反應(yīng)進(jìn)行鋁表面鈍化形成氧化膜,t1時(shí)阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng),故B正確;t1之后,銅作負(fù)極,電流方向相反,故C正確;NO2溶于NaOH溶液生成NaNO3和NaNO2,燒杯中發(fā)生的離子反應(yīng)為2NO2+2OH-== +H2O,故D錯(cuò)誤。
對點(diǎn)演練1(2020山東煙臺一模)鋁生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈由鋁土礦開采、氧化鋁制取、鋁的冶煉和鋁材加工等環(huán)節(jié)構(gòu)成。
(1)工業(yè)上采用電解氧化鋁和冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁:2Al2O3 4Al+3O2↑。加入冰晶石的作用為　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)上述工藝所得鋁材中往往含有少量Fe和Si等雜質(zhì),可用電解方法進(jìn)一步提純,該電解池中陽極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　,下列可作陰極材料的是　　　　。?a.鋁材b.石墨c.鉛板d.純鋁(3)陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸為電解液,鋁陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　　。在鋁陽極氧化過程中,需要不斷地調(diào)整電壓,理由是　　　　　　　　　　　。?
(4)下列說法正確的是　　　　。?a.陽極氧化是應(yīng)用原電池原理進(jìn)行金屬材料表面處理的技術(shù)b.鋁的陽極氧化可增強(qiáng)鋁表面的絕緣性能c.鋁的陽極氧化可提高金屬鋁及其合金的耐腐蝕性,但耐磨性下降d.鋁的陽極氧化膜富多孔性,具有很強(qiáng)的吸附性能,能吸附染料而呈各種顏色
答案 (1)主要是降低Al2O3的熔化溫度(2)Al-3e-==Al3+　d(3)2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+　鋁陽極表面不斷生成氧化物,電阻增大,為保持電流穩(wěn)定,需不斷增大電壓(4)bd
解析 (1)Al2O3的熔點(diǎn)較高,為了降低能耗加入冰晶石作助熔劑,所以冰晶石的主要作用是降低Al2O3的熔化溫度。(2)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),活潑的金屬先放電,Al較活潑,所以Al先放電,電極反應(yīng)為Al-3e-==Al3+,由于該工藝是提純Al,所以為了減少雜質(zhì)物質(zhì)陰極用純鋁,選d。(3)根據(jù)信息“陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜”知道是Al反應(yīng)生成了Al2O3,則電極反應(yīng)為2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+;在電解過程中鋁陽極表面不斷生成氧化物,電阻增大,為保持電流穩(wěn)定,需不斷增大電壓。(4)陽極氧化是應(yīng)用電解池的原理,a錯(cuò)誤;陽極氧化生成的氧化膜導(dǎo)電性比Al要差,所以可增強(qiáng)鋁表面的絕緣性能,b正確;鋁的陽極氧化生成的氧化膜硬度較大,耐磨性也較好,c錯(cuò)誤;氧化鋁有多種不同的結(jié)構(gòu),其中的δ-Al2O3富多孔性,具有很強(qiáng)的吸附性能,能吸附染料而呈各種顏色,d正確。
深度指津 (1)鋁能與酸溶液反應(yīng)生成H2和鋁鹽(含Al3+),但與稀硝酸反應(yīng)不生成H2,且常溫下在濃硝酸、濃硫酸中發(fā)生鈍化。(2)鋁與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成H2和偏鋁酸鹽(含Al )。(3)鋁與酸或堿溶液反應(yīng)生成H2的量的計(jì)算及比較。
Al與酸、堿反應(yīng),實(shí)質(zhì)上都是 ,2 ,故Al與酸、堿溶液反應(yīng)時(shí),Al與H2的物質(zhì)的量均可利用關(guān)系式2Al~3H2進(jìn)行計(jì)算,也可以直接利用電子得失守恒進(jìn)行計(jì)算。
①等質(zhì)量的鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為
②足量的鋁分別與含等物質(zhì)的量HCl和NaOH的溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積
③等質(zhì)量的鋁分別與溶質(zhì)物質(zhì)的量相等的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),若產(chǎn)
a.鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁過量而鹽酸不足。b.鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),鋁不足而氫氧化鈉溶液過量。
考向2　含鋁化合物的性質(zhì)【典例2】 (2020甘肅武威第十八中學(xué)診斷考試)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:
下列敘述正確的是(　　)A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液,也可以是鹽酸B.反應(yīng)①過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D.反應(yīng)②的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3
答案 D　解析 由溶液乙通入過量的Y生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉可知,溶液乙中含有偏鋁酸根、氣體Y為二氧化碳,故試劑X可以是氫氧化鈉溶液,不可能為鹽酸,故A錯(cuò)誤;氧化鐵與氫氧化鈉不反應(yīng),反應(yīng)①后過濾所得沉淀為氧化鐵,故B錯(cuò)誤;電解熔融氧化鋁生成鋁,屬于氧化還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;反應(yīng)②為過量的二氧化碳與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3,故D正確。
對點(diǎn)演練2(2020北京月考)鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點(diǎn)金屬,某小組探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分,實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如下:
下列說法不正確的是(　　)A.反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H2B.反應(yīng)②為Al2O3+2OH-==2Al +H2OC.反應(yīng)③的白色沉淀是Al(OH)3D.黑色固體中不含Al和Fe3O4
答案 D　解析 探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分,由實(shí)驗(yàn)可知,黑色固體與稀硫酸反應(yīng)生成氣體,黑色固體可能含有鋁或者鐵或者二者都有。向溶液b中加KSCN溶液不變紅,可知溶液b不含鐵離子;黑色固體與NaOH溶液反應(yīng)無氣體產(chǎn)生,則一定不含Al,則黑色固體含有鐵。溶液a與二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀為氫氧化鋁,則黑色固體中一定含氧化鋁。反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H2,為金屬與稀硫酸反應(yīng)生成,故A正確;黑色固體含氧化鋁,則反應(yīng)②為Al2O3+2OH-==2Al +H2O,故B正確;反應(yīng)③中Al 與二氧化碳反應(yīng),可知白色沉淀是Al(OH)3,故C正確;黑色固體中不含Al,可能含F(xiàn)e3O4,故D錯(cuò)誤。
深度指津 含鋁化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用(1)Al3+、Al 、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
(2)可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿(如NaOH)溶液反應(yīng),鋁元素的存在形式。
(3)含鋁元素雜質(zhì)的除雜方法歸類。利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿溶液的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì),如下列除雜過程(括號中物質(zhì)為雜質(zhì)):①M(fèi)g(Al):加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;②Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;③Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;④Mg2+(Al3+):加過量NaOH溶液,過濾、洗滌,再加酸充分溶解得到的沉淀。
知識梳理1.單質(zhì)銅(1)銅的物理性質(zhì):銅是一種有金屬光澤的　　　　　　　色固體,有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性(僅次于銀,可用于制電纜),有良好的延展性。?
(2)銅的化學(xué)性質(zhì):
2Cu+O2 2CuO
Cu+Cl2 CuCl2
Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O　
Cu+4HNO3(濃) ==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag
Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2
微點(diǎn)撥 (1)通常利用反應(yīng)2Cu+O2 2CuO除去某些混合氣體中的少量O2。(2)銅為變價(jià)金屬,與Cl2反應(yīng)生成CuCl2,與S反應(yīng)生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。(3)Cu與稀硫酸不反應(yīng),但在通入O2的條件下,Cu可在稀硫酸中逐漸溶解:2Cu+O2+2H2SO4==2CuSO4+2H2O。
2.銅的重要化合物(1)黑色氧化銅在高溫下分解為磚紅色的Cu2O,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　;磚紅色的Cu2O與稀硫酸反應(yīng),溶液變藍(lán),同時(shí)生成紅色的單質(zhì)銅,離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
4CuO 2Cu2O+O2↑
(2)氫氧化銅,　　色　　　　　　水的固體。其化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用如下:?
反應(yīng)①的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　;?反應(yīng)②的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　。?
Cu(OH)2 CuO+H2O　
(3)Cu2(OH)2CO3的名稱為　　　　　　,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O,可溶于稀硫酸,離子方程式為Cu2(OH)2CO3+4H+==2Cu2++CO2↑+3H2O。?(4)藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末,化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O。
微點(diǎn)撥 (1)無水CuSO4可作為檢驗(yàn)水的試劑,但不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。(2)銅鹽溶液有毒,主要是因?yàn)镃u2+作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用,使蛋白質(zhì)變性失去生理活性,因此人們利用了它的這一性質(zhì)用膽礬、熟石灰、水配成了波爾多液,用來殺滅植物病毒而減少病蟲害。
自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)CuO是黑色固體,與水反應(yīng)生成Cu(OH)2。(　　)(2)將氣體通過無水硫酸銅,粉末變藍(lán),證明原氣體中含有水蒸氣。(　　)(3)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化。(　　)(4)Cu2(OH)2CO3是銅銹的主要成分,在干燥的空氣中銅不易生銹。(　　)(5)1 ml Cu和足量熱濃硫酸反應(yīng)可生成NA個(gè)SO3分子。(　　)(6)中國古代利用明礬溶液的酸性清除銅鏡表面的銅銹。(　　)(7)將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干,可制得無水CuCl2固體。(　　)
答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×
2.(2020江蘇蘇州調(diào)考)銅制印刷電路板蝕刻液的選擇及再生回收是研究熱點(diǎn)。(1)用HCl-FeCl3溶液作蝕刻液①該溶液蝕刻銅板時(shí)發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　;?②從廢液中可回收銅并使蝕刻液再生。再生所用的試劑有Fe和　　　　(填化學(xué)式)。?
(2)用HCl-CuCl2溶液作蝕刻液蝕刻銅后的廢液中含Cu+。用下圖所示方法可使蝕刻液再生并回收金屬銅。
第一步,BDD電極上生成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基(HO·):H2O-e-==HO·+H+;第二步,HO·氧化Cu+實(shí)現(xiàn)CuCl2蝕刻液再生:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填離子方程式)。?
(3)用堿性CuCl2溶液(用NH3·H2O-NH4Cl調(diào)節(jié)pH)作蝕刻液,原理為:CuCl2+4NH3·H2O==Cu(NH3)4Cl2+4H2O;Cu(NH3)4Cl2+Cu==2Cu(NH3)2Cl。①過程中只須及時(shí)補(bǔ)充NH3·H2O和NH4Cl就可以使蝕刻液再生,保持蝕刻能力。蝕刻液再生過程中作氧化劑的是　　　　　　(填化學(xué)式)。?②50 ℃,c(CuCl2)=2.5 ml·L-1,pH對蝕刻速率的影響如圖所示。適宜pH約為8.3~9.0,pH過小或過大,蝕刻速率均會減小的原因是　　　　　。?
答案 (1)①2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+　②HCl和Cl2(或H2O2等其他合理氧化劑)(2)H++Cu++·OH==Cu2++H2O(3)①O2?、趐H太低,NH3·H2O濃度小,Cu2+和生成的Cu+不能形成對應(yīng)的配合物;pH太高,Cu2+或Cu+會轉(zhuǎn)化為難溶性堿(堿式鹽)
考向1　銅及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用【典例1】 為了探究鐵、銅及其化合物的性質(zhì),某同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.高溫加熱裝置中發(fā)生的反應(yīng)為3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)B.虛線框處宜選擇的裝置是甲C.實(shí)驗(yàn)時(shí)將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中,可觀察到銅絲由黑色變?yōu)榧t色D.實(shí)驗(yàn)后,可用鋁粉在高溫下還原玻璃管中的固體獲得鐵單質(zhì)
答案 B　解析 高溫加熱裝置中鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣,化學(xué)方程式為3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),故A正確;生成氫氣的密度比空氣的密度小,所以用向下排空氣法收集H2,應(yīng)選擇裝置乙,故B錯(cuò)誤;氧化銅與氫氣在加熱時(shí)反應(yīng)生成銅和水,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO+H2 Cu+H2O,所以銅絲由黑色變?yōu)榧t色,故C正確;玻璃管中的固體含有Fe3O4,鋁粉與Fe3O4發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和鐵單質(zhì),故D正確。
對點(diǎn)演練1(2020全國3,7)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經(jīng)千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2·CuCO3],青色來自藍(lán)銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2·2CuCO3]。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度B.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化C.孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿D.Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3
答案 C　解析 字畫保存需要控制適宜的溫度和濕度,溫度、濕度過高或過低,均對字畫的保存造成危害,A項(xiàng)正確;Cu(OH)2、CuCO3中Cu、H、C元素都處于最高價(jià),無還原性,不易被O2氧化,B項(xiàng)正確;Cu(OH)2、CuCO3都可與酸性物質(zhì)反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于Cu(OH)2中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),故Cu(OH)2·CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2·2CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),D項(xiàng)正確。
考向2　銅及其化合物的制備【典例2】 (2020北京西城區(qū)期末)CuSO4用途廣泛,以Cu為原料制CuSO4有多種方法。(1)實(shí)驗(yàn)室可用Cu與濃硫酸反應(yīng)制CuSO4。①Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　。?②該方法制CuSO4存在的不足是　　　　　(寫出任意一條)。?(2)實(shí)驗(yàn)小組采取如下方法制CuSO4。
實(shí)驗(yàn)表明,Fe3+能加快生成CuSO4的反應(yīng)速率,加快原理可表述為:ⅰ.2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+ⅱ.……ⅱ的離子方程式是　 。?
(3)用電解的方法制CuSO4,如圖所示。
①與直流電源a端相連的電極材料是　　　　　(填“銅片”或“石墨”)。?②將進(jìn)口處較濃硫酸替換為Na2SO4溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)得到的CuSO4溶液pH比替換前升高,結(jié)合化學(xué)用語解釋pH升高的原因是?　 。?
答案 (1)①Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O②反應(yīng)產(chǎn)生SO2,對環(huán)境有污染(或氧化劑濃硫酸利用率不高等其他合理答案)(2)4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O(3)①銅片?、谔鎿Q為Na2SO4后,陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)2H++2e-==H2↑,陰極區(qū)c(OH-)>c(H+),OH-也可以通過陰離子交換膜運(yùn)動到陽極區(qū),導(dǎo)致CuSO4溶液pH升高
解析 (1)①Cu與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O;②該方法制CuSO4存在的不足是反應(yīng)中產(chǎn)生SO2,對環(huán)境有污染或氧化劑濃硫酸利用率不高等。(2)根據(jù)反應(yīng)流程,Fe3+為催化劑,因此Fe3+能加快生成CuSO4的反應(yīng)速率,加快原理可表述為ⅰ.2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+;ⅱ.4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O。(3)①用電解的方法制CuSO4,銅電極需要與直流電源正極相連,根據(jù)硫酸根離子的移動方向,a為直流電源正極,因此與直流電源a端相連的電極材料是銅片;②替換為Na2SO4后,陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)2H++2e-==H2↑,陰極區(qū)c(OH-)>c(H+),OH-也可以通過陰離子交換膜運(yùn)動到陽極區(qū),導(dǎo)致CuSO4溶液pH升高。
對點(diǎn)演練2(2020江西撫州南城一中期末)CuSO4是一種重要的化工原料,其制備途徑及性質(zhì)如圖所示(假設(shè)恰好完全反應(yīng))。下列說法正確的是(　　)
A.途徑①所用混酸中,H2SO4與HNO3的物質(zhì)的量之比為2∶3B.1 ml CuSO4在1 100 ℃反應(yīng)所得混合氣體中O2為0.75 mlC.Z只能是葡萄糖D.相對于途徑①③,途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想
答案 D　解析 途徑①的反應(yīng)為銅與稀硝酸、稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、一氧化氮和水,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+2HNO3+3H2SO4==3CuSO4+2NO↑+4H2O,由方程式可知混酸中H2SO4與HNO3的物質(zhì)的量之比為3∶2,故A錯(cuò)誤。CuSO4在1 100 ℃時(shí)分解生成氧化亞銅,銅元素化合價(jià)降低被還原,硫酸銅中硫元素為最高價(jià)態(tài),只能表現(xiàn)氧化性,則只能是氧元素被氧化,則X可能是O2和SO3或O2和SO2或O2、SO2和SO3的混合氣體。若X為O2和SO3的混合氣體,由得失電子數(shù)目守恒可知1 ml CuSO4在1 100 ℃所得混合氣體中O2為0.25 ml;若X為O2和SO2的混合氣體,由得失電子數(shù)目守恒可知1 ml CuSO4在1 100 ℃所得混合氣體中O2為0.75 ml;若X為O2、SO2和SO3的
混合氣體,由得失電子數(shù)目守恒可知1 ml CuSO4在1 100 ℃所得混合氣體中O2介于0.25 ml和0.75 ml之間,故B錯(cuò)誤。含有醛基的有機(jī)化合物都能與新制的氫氧化銅共熱反應(yīng)生成氧化亞銅,故C錯(cuò)誤。途徑①中會生成有害氣體一氧化氮,途徑③中會生成有害氣體二氧化硫,相對于途徑①③,途徑②生成等量硫酸銅需要的硫酸少,且無有害氣體產(chǎn)生,更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想,故D正確。
1.金屬的制法(1)電解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬)(2)熱還原法(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等較活潑金屬)(3)熱分解法(Hg、Ag等不活潑金屬)
2.掌握3種制備氫氧化鋁的方法(1)向鋁鹽溶液中加入氨水,離子方程式為
無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)
素養(yǎng)解讀1.無機(jī)化工流程題要求學(xué)生能認(rèn)識化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系,能運(yùn)用多種模型來描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象,預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果;能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型,建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架,考查學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。
2.無機(jī)化工流程題涉及的問題包括:原料的預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制、化學(xué)反應(yīng)原理、綠色化學(xué)問題、化工生產(chǎn)安全等。上述問題要求學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;崇尚真理,形成真理面前人人平等的意識;關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題,認(rèn)識環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念;深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境之間的相互關(guān)系,贊賞化學(xué)對社會發(fā)展的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響,權(quán)衡利弊,勇于承擔(dān)責(zé)任,積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會決策。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。
案例探究情境:新型負(fù)載鎳催化劑的應(yīng)用是近年來加氫工藝技術(shù)革新的開始,負(fù)載鎳催化劑在空氣中安全穩(wěn)定,投料好稱量,操作安全性高。最重要的是新型負(fù)載鎳催化劑具有平穩(wěn)的活性釋放特性,在生產(chǎn)制作的過程中比骨架鎳要均勻,且單位質(zhì)量或體積的活性中心差別不大,但骨架鎳會有比較大的區(qū)別。新型負(fù)載催化劑是一種非常適合未來連續(xù)化大生產(chǎn)的催化劑,目前多采用無定形硅藻土做載體,其比表面積大,結(jié)合力強(qiáng),能讓鎳分散得很均勻,有效地降低了反應(yīng)“熱點(diǎn)”,使活性釋放緩慢。
【典例】 (2020全國3,27)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O ):
溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
回答下列問題:(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是　　　　　 　　　　　。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)“濾液②”中含有的金屬離子是　　　　　　　　。?(3)“轉(zhuǎn)化” 中可替代H2O2的物質(zhì)是　　　　　　　。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即 ,“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為　　　　。?
(4)利用上述表格數(shù)據(jù),計(jì)算Ni(OH)2的Ksp=　　　　　　　　　　　(列出計(jì)算式) 。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+ 濃度為1.0 ml·L-1,則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是　　　　。?(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應(yīng)的離子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用,其意義是　　　　　　　　　　　。?
解析 (1)廢鎳催化劑中能與NaOH溶液反應(yīng)的有油脂、鋁及其氧化物。濾液①中的溶質(zhì)為NaAlO2、高級脂肪酸鈉和甘油,當(dāng)向該濾液中滴加稀硫酸將溶液調(diào)為中性時(shí),其中的NaAlO2可與稀硫酸反應(yīng)得到Al(OH)3沉淀。(2)濾餅①的成分為Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸時(shí)可得到NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3等,則濾液②中的金屬陽離子有Ni2+、Fe2+、Fe3+。
(3)加H2O2溶液“轉(zhuǎn)化”的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以為O2或空氣,這樣既能將Fe2+氧化,又不引進(jìn)新雜質(zhì)。由于Fe2+開始沉淀、沉淀完全時(shí)的pH與Ni2+的相近,所以若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,則“調(diào)pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+與Ni2+一起存在于溶液中,通過“轉(zhuǎn)化”(氧化)使Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+而被沉淀出來,則濾液③中可能的雜質(zhì)離子為氧化得到的Fe3+。
(4)根據(jù)Ni2+開始沉淀時(shí)的pH為7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(107.2-14)2;根據(jù)Ni2+完全沉淀時(shí)的pH為8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)· c2(OH-)=10-5×(108.7-14)2?！罢{(diào)pH”是為了使Fe3+沉淀完全,根據(jù)Fe3+完全沉淀時(shí)的pH為3.2可知,pH應(yīng)大于3.2;同時(shí)不能使Ni2+沉淀,則c(Ni2+)·c2(OH-)

相關(guān)課件

人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)3.3銅鋁及其化合物金屬資源課件：

這是一份人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)3.3銅鋁及其化合物金屬資源課件

2023版案一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)·人教版 第3章 第8講 用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物：

這是一份2023版案一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)·人教版 第3章 第8講 用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物，文件包含第3章第8講用途廣泛的金屬材料鋁銅及其重要化合物pptx、第8講用途廣泛的金屬材料鋁docx、練案8第三章第8講用途廣泛的金屬材料鋁銅及其重要化合物DOC等3份課件配套教學(xué)資源，其中PPT共60頁， 歡迎下載使用。

第8講　用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物：

這是一份第8講　用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物，共60頁。PPT課件主要包含了考點(diǎn)一，考點(diǎn)二，考點(diǎn)三，×××√，√√×√，×√××√，×××，萃取精華，NaOH溶液，有氣泡生成等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

新人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第3章金屬及其重要化合物第11講鎂鋁銅及其重要化合物金屬冶煉課件

新人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第3章金屬及其重要化合物第11講鎂鋁銅及其重要化合物金屬冶煉課件
2022高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)課件：第三單元　第3節(jié)　用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物

2022高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)課件：第三單元　第3節(jié)　用途廣泛的金屬材料　鋁、銅及其重要化合物
2022屆高三統(tǒng)考化學(xué)人教版一輪課件：第3單元 第4節(jié)　用途廣泛的金屬材料　銅及其重要化合物

2022屆高三統(tǒng)考化學(xué)人教版一輪課件：第3單元 第4節(jié)　用途廣泛的金屬材料　銅及其重要化合物
3.3銅鋁及其化合物金屬資源課件新人教版 高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

3.3銅鋁及其化合物金屬資源課件新人教版 高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機(jī)號注冊
手機(jī)號碼

手機(jī)號格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機(jī)號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部